Al in het Romeinse tijdperk bevond zich op de plaats waar Luxemburg ontstaan is een versterkte toren aan het kruispunt van twee belangrijke routes. Het was echter pas in 963 dat de ontwikkeling van de stad op gang kwam. Graaf Siegfried verwierf toen namelijk het grondgebied en liet er een indrukwekkend kasteel bouwen op de Bockrots.
Door de eeuwen heen werd het kasteel onder verschillende heersers verder uitgebreid met verdedigingsmuren, waardoor Luxemburg uitgroeide tot een van de sterkste gebieden van Europa. Dat gaf de stad later de bijnaam Gibraltar van het Noorden.
Luxemburg werd pas in 1867 onafhankelijk verklaard dankzij het Tweede Congres van Londen, waarbij de versterkte omwallingen ontmanteld werden. Slechts een klein deel ervan is bewaard gebleven en kwam in 1994 op de Werelderfgoedlijst van de Unesco te staan.
Tijdens de Eerste Wereldoorlog werd Luxemburg bezet door Duitsland, maar behield hierbij zijn onafhankelijk bestuur. De Duitsers bezetten Luxemburg echter opnieuw tijdens de Tweede Wereldoorlog. De stad werd deze keer ook bij het Derde Rijk aangesloten. De regering, die in ballingschap in Londen verbleef, voegde zich bij de geallieerden en nam deel aan de invasie van Normandië. Luxemburg werd na de oorlog een van de stichters van de Verenigde Naties en de NAVO. In 1957 stond het land mee aan de wieg van de Europese Economische Gemeenschap.
Vandaag is Luxemburg een van de rijkste Europese steden en een belangrijke speler in het internationale bankwezen. Er zijn ook heel wat Europese instellingen gevestigd.